Тема 2.5. Сорбционные гигрометры

1.

2.5. Сорбционные гигрометры.
Сорбционные гигрометры имеют такой же датчик, как
электролитические. Но соль в пленке сорбента содержится в
сухом виде и ее количество гораздо больше.
При изменении влажности концентрация раствора не
меняется. Изменяется лишь масса насыщенного раствора.
Масса раствора может измеряться следующими методами.

2.

2.5. Сорбционные гигрометры.
1. Измерение электрического сопротивления раствора.
Используют такой же датчик, как и в электролитическом
гигрометре (Рис.2.4.3).
R
1
Однако, зависимость
сопротивления от влажности
для сорбционного гигрометра
противоположная (рис. 2.5.1)
2
f
Рис. 2.5.1. Зависимость
сопротивления от влажности: 1для электролитического
гигрометра; 2 - для
сорбционного.
Погрешности этого метода – те же, что и для электролитического
(см. 2.4)

3.

2.5. Сорбционные гигрометры.
2. Измерение массы раствора с помощью пьезоэлектрического
генератора.
Некоторые вещества – например, кварц – обладают
пьезоэлектрическим эффектом (рис. 2.5.2).
________
Прямой пьезоэффект – при деформации
кварца на его поверхностях возникают
заряды.
+++++++++++
Рис. 2.5.2
Обратный пьезоэффект – при подаче
напряжения на поверхности кварца он
деформируется.

4.

2.5. Сорбционные гигрометры.
На основе прямого и обратного пьезоэффектов собирают
пьезоэлектрический кварцевый генератор (рис.2.5.3).
С
Выход
Рис. 2.5.3. Кварцевый генератор
При случайной деформации
Оно
усиливается
усилителем и
кварца
на его поверхностях
часть
его поступает
обратно на
возникает
напряжение.
Кварц
кварц.деформируется еще
сильнее, напряжение еще
Кварц деформируется в другую
усиливается. И т.д., пока
сторону, напряжение еще
деформация не изменит знак в
усиливается. И т.д., пока
силу упругости кварца. Тогда и
деформация снова не изменит
напряжение меняет знак.
знак в силу упругости кварца.
В результате кварц непрерывно колеблется, а на выходе
появляется синусоидальное напряжение. Частота этого
напряжения равна частоте колебаний кварца.

5.

2.5. Сорбционные гигрометры.
Частота колебаний кварца тем меньше, чем больше масса
кварца.
Рис. 2.5.4. Кварц,
покрытый пленкой
сорбента.
Если поверхность кварца покрыть
сорбентом (пористой пленкой,
содержащей сухую соль), то частота
колебаний на выходе генератора
будет зависеть от влажности. Её
можно измерить с помощью
частотомера.
Частота колебаний кварца ~106 Гц. Чувствительность такого
гигрометра ~10Гц/%.

6.

2.5. Сорбционные гигрометры.
Тогда относительная чувствительность:
1
1 d
5
6 10 10
SR
df 10
(2.5.1)
Для увеличения относительной чувствительности применяют
дифференциальный метод измерения.

7.

2.5. Сорбционные гигрометры.
Кварцевый
генератор
f
Кварцевый
генератор
(опорный)
ν(f)
Схема
вычитания
частоты
Δν = ν(f) - νR
выход
νR
Рис. 2.5.5. Дифференциальный метод измерения частоты.
В этом случае выходной величиной является не частота ν , а
разность частот Δν .

8.

2.5. Сорбционные гигрометры.
Тогда относительная чувствительность дифференциального
метода:
d f
1 d
1 d
1
S R
( f R )
df
df
df
Поскольку
νR ~ νf
(2.5.2)
, то:
1 d f
1 d f
df
df
(2.5.3)
Дифференциальный метод применяют для увеличения
относительной чувствительности.